JPH0248472A - 炭化珪素からなる大寸法加工物の結合方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、珪素を浸透させた炭化珪素からなる大寸法の
加工物をろう付けにより結合箇所に結合する方法に関す
る。更に本発明はこの方法を実施するための装置に関す
る。

〔従来の技術］ 珪素を浸透させた炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｓ　＋　Ｃ）材料
はその良好な機械的及び化学的特性の故に注目されてき
ている。この材料でできている多数の部品又は加工物の
結合は従来例えばねじなどにより機械的に実施されてい
た。しかしこの結合方法は気密性を高度に要求される場
合には不十分なものである。またこの種の結合はろう付
けにより実施されているやそのため例えばチタン珪素合
金からなる特殊なろうが開発されている。このろう付け
技術は掻めて高い温度（約１４００°Ｃ）の使用と真空
下又は不活性ガス下での作業を必要とする。このろう付
けは従来、少なくとも２つの相互に結合すべき部品を一
緒に入れるのに十分な大きさのろうがま中で行われてき
た。しかし実際問題としてこのろうがまの大きさには限
界がある。すなわちこのかまは例えば長さ約１０ｍ、、
直径約１ｍの熱交換器のような巨大構成物を収容するに
は十分ではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、経費の！ｆｆ減下に５ｉＳｉＣからな
る部材を大構成物にまとめあげることのできる方法を提
供することにある。更に本発明はこの方法を実施するの
に通した装置を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の課題は、本発明によれば加工物を結合箇所の範囲
内でそれぞれ密閉可能の外殻によって囲み、個々の外殻
と加熱物との間の空間を真空下に保つか又は不活性ガス
で満たし、またろうを施した結合箇所を局部的にろう付
け温度に加熱することによって解決される。

装置に関する第２の課題は本発明によれば、個々の加工
物に対して１つの外殻が配置されており、これらの外殻
は共同して加工物を結合箇所の範囲内で空間の形成下に
気密に包囲することができるように構成されており、ま
たこの空間には導管が配設されており、この導管を介し
て空間を真空状態に保つか又は不活性ガスで満たすこと
ができ、更にまた結合箇所を局部的にろう付け温度に加
熱することのできる加熱素子が配設されていることによ
って解決される。

〔作用効果） 各外殻は互いに結合すべき部材（加工物）のそれぞれの
形状に応じて構成又は成形される。外殻は、主として結
合箇所を限定し周囲から遮断する空間を形成する。この
場合該空間は上記のろう付け処理を実施するために必要
な条件を僅かな経費で作り出すことができるものである
。才ず各部材間の継ぎ目にろうを装入する０次いで結合
箇所のみを局部的に加熱するごとによって、従来の大表
面を加熱する方法に比べてエネルギー消費量を著しく削
減することができる。結合箇所が多数の場合、可能な種
々異なる要求に応して適確りこエネルギー消費量を削減
することができる。

結合箇所をろう付け温度に加熱するために使用すること
のできる加熱素子の有利なものは、タングステン、イリ
ジウム又はモリブデンからなる加熱素子である。この場
合加工物は高いａ変にも耐え得るものであることから、
構成部材が他の物質で汚染されるおそれは防止される。

上記の外殻を適切な経費で提供するには、この外殻を加
工が簡単で比較的廉価な材料、例えば銅のような金属か
ら構成する必要がある。しかしこの種の材料はろう付け
工程に要求される高い温度に曝すことができない。これ
を達成するため、本発明の実施態様では外殻を冷却可能
に構成する。

加工物とケーシングとの間の空間又は隙間を十分に密閉
するには、両部材の異なる熱膨張係数を考慮した場合に
もエラトマー・からなるパツキンを用いることによって
最も１実に実施することができる、その際このパツキン
は結合箇所から僅かに離して、すなわらより低温の箇所
に配設することができる。しかしこの処置は外殻の必要
な寸法を不当に大きなものとする。更にまたパンキン材
に対する許容温度を越えないという保証はない。従って
本発明の別の実施態様によりエラストマーからなるパツ
キンは冷却可能にするのが有利である。

これとの関連において更に別の実施態様により、塑性の
変形可能な金属製パツキンを使用すると有利である。こ
の場合金属製パンキンは二重パンキンの半分であり−そ
のもう半分はエラストマー物質から製造される。その際
金属製パンキンは結合箇所に対応する側（すなわち高温
側）に配設される。ここでは特に５ｉＳｉＣ管板中に５
ｉＳｉＣ管をろう付けする方法が有利である。このため
には、管仮に気密に接している第１の外殻とろう付けす
べき管を部分的に包囲する第２の外殻とを配設する。

もう一つの実施態様は、管の内部にある加熱素子が管板
の範囲内に配設されていることによって特徴づけられる
。また管をその自由端部で詰め栓により固く閉鎖するこ
とも可能である。更に結合箇所と外殻との間の空間内に
また管の自由端部内にそれぞれ断熱材を配設することも
できる。この処置により結合箇所を大気から遮断するこ
ともまた外殻及びバッキ／を熱線から付加的に保護する
ことも達成される。

しかし管又は管材を突き合わせてろう接合することも可
能である。相当する実施態様は、第１及び第２の管材が
気密な状態で通過することのできる第１及び第２の外殻
を備えているこよによって特徴づけられる。

本発明の他の実施態様によれば、ろう付け箇所をその全
範囲にわたって均一に加熱することを保証するために、
加熱素子を管材の長手軸に対して平行で、これを中心に
してまとめられた多数の電熱線の形で構成することもで
きる。

［実施例〕 本発明の実施例を以下図面に基づき詳述する。

第１図によれば５ｉＳｉＣからなる管板Ｉ　（第１加工
物）内には開口２が存在し、この中に同じ材料からなる
熱交換管３（第２の加工物）が液密に装入される。結合
は予め箔の形で開口２の壁面と管３との間の隙間（結合
箇所）に封入された珪素チタン、珪素コバルト、珪素鉄
、マンハイム金、ガラス又は珪素マンガンから成るろう
４を用いて実施する。ろう４のろう付け温度への必要な
加熱は、管３の末端部に装入されているタングステン、
イリジウム又はモリブデンからなる電気的加熱素子５に
より行う。これは保持体５ａを介して直流電源に接続さ
れている。管３の内側を照射することにより管３はその
結合箇所の範囲を加熱される。

結合箇所は管の下側で第１の例えばなべ型に形成された
外殻６により外気から遮断されている。

管の上側も同様に、すなわち第２の外殻７により外気か
ら遮断される。これは図示されていないパンキンを仲介
させて互いにねじ８により結合される２つの半殻から構
成することができる。双方の半殻間の樽ぎ目はこの図面
の同一面上にある。基本的には第１の外殻６も多部分又
は特に半殻からなっていてもよい。外殻６．７は有利に
は金属からなる。管３はこの第２の外殻７の上面を介し
て導入される。管板１及び管３に対する外殻６．７の密
閉処理は縁側並びに導入側に埋め込まれたエラストマー
パンキン９により行う。結合箇所から比較時隔たってい
る場合、従って熱負荷が僅かな場合にはこの種のパンキ
ン９で十分である。図面の上部には第２外殻７の上面を
介して管３を導入する例が示されている。これに対して
熱伝導によって同様に加熱される管板１の場合には、塑
性の変形可能な金属パツキン１０が接続される。

パツキン９．１０及び外殻６．７の冷却は、パツキン９
の範囲内の供給管１１を介して外殻６．７の空間に導入
されまた排出管１２を介して再びこの空間から排出され
る冷却剤、例えば水によって行う。

細い管１７を介して結合箇所の範囲内を真空にすること
ができる。また選択的に管１７により結合箇所を保護ガ
ス雰囲気、例えばアルゴン、ヘリウム又は窒素雰囲気下
に置くことも可能である。

管１７は外殻６を通って管３の下端に導かれる。

管３の上側の自由端部は例えばゴム製の詰め栓１３で閉
鎖されている（第２図には描かれていない）。この詰め
栓１３は加圧装置１４によりこの管端上に強く押付けら
れている０図示されていない類似の加圧装置を用いて管
板１及び管３に外殻６．７を押付ける。

管板１と管３との間の結合箇所の範囲は、断熱材１５例
えば炭化珪素ウィスカーで絶縁されている。すなわち外
殻６．７、詰め栓１３及びその他ノ部分の熱負荷を僅少
に保つために、管３及び外殻６．７内は絶縁されている
。ろう付け温度の制？１は結合箇所の近くに配設されて
いる熱電対１６により行う。この熱電対を用いて加熱素
子５を介して流れる電流を再調整することにより約１４
００°Ｃのここでの最適ろう付け温度を保持することが
できる。

５ｉＳｉＣからなる管３は製造時の長さで３ｍまでしか
供給できない。このことは５ｉＳｉＣ材料からなるより
長い管は個々の管材から構成しなければならないこと、
すなわち個々の管材を互いにろう付けしなければならな
いことを意味する。

個々の管材を結合するのに適した装置は第２図に示され
ている。この場合同じ部分に対しては第１図におけるの
と同じ符号を使用する。この図では長手方向で分割され
た２つの半殻７ａ、７ｂ間の継ぎ目は図面に対して垂直
に生じ、従ってこれはみることができない。５ｉＳｉＣ
からなる２つの管材３ａ及び３ｂは互いに突き合わせて
ろう付けされる。ろう４からなる環は加熱前に、管材３
ａ、３ｂの互いに相対する端部間に配置される。必要な
ろう付け温度を得るための加熱素子５はここでは双方の
管端の外部に配設されている。加熱素子５は、管材３ａ
、３ｂの長手軸に対しては平行に配置された多数のら旋
状の電熱線を含むものである。半殻７ａ、７ｂは、管材
３ａ、３ｂの通路が加熱素子５によって加熱される範囲
から十分に、すなわちエラストマーパツキン９のみで十
分であり金属パンキン１０は省略し得る程度に離れるよ
うな大きさに構成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はろう付けにより管仮に管を固定する装置を示す
縦断面図、第２図は２本の管材をろうにより１本の一層
長い管に結合する装置を示す縦断面図である。 １・・・管板 ２・・・開口 ３・・・熱交換管 ４・・・ろう ５・・・加熱素子 ５ａ・・・保持体 ６．７・・・外殻 ８・・・ねじ ９．１０・・・パンキン １１・・・供給管 １２・・・排出管 １３・・・詰め栓 １４・・・加圧装置 １５・・・絶縁材 １６・・・熱電対 １７・・導管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）珪素を浸透させた炭化珪素からなる大きな寸法の加
   工物（１、３）を結合する方法において、 ａ）加工物（１、３；３ａ、３ｂ）を結合箇所の範囲内
   でそれぞれ密閉可能の外殻（６、７）によって囲み、 ｂ）個々の外殻（６、７）と加工物（１、３；３ａ、３
   ｂ）との間の空間を真空下に保つ か又は不活性ガスで満たし、 ｃ）ろう（４）を施した結合箇所を局部的にろう付け温
   度に加熱する ことを特徴とする炭化珪素からなる大寸法加工物の結合
   方法。 ２）珪素を浸透させた炭化珪素からなる大きな寸法の加
   工物をろうにより結合箇所で結合する請求項１記載の方
   法を実施するための装置において、個々の加工物（１、
   ３；３ａ、３ｂ）に対して１つの外殻（６、７）が配置
   され、これらの外殻は共同して加工物（１、３；３ａ、
   ３ｂ）を結合箇所の範囲内で空間の形成下に気密に包囲
   し、またこの空間に導管（１７）が配設され、この導管
   を介して空間を真空状態に保つか又は不活性ガスで満た
   すことができ、更にまた結合箇所を局部的にろう付け温
   度に加熱することのできる加熱素子（５）が配設されて
   いることを特徴とする装置。 ３）加熱素子（５）がタングステン、イリジウム又はモ
   リブデンからなり、またこれが輻射熱の発生のためにろ
   う（４）を有する結合箇所に配設されていることを特徴
   とする請求項２記載の装置。 ４）外殻（６、７）が冷却装置（１１、１２）により冷
   却可能であることを特徴とする請求項２又は３記載の装
   置。 ５）外殻（６、７）と加工物（１、３；３ａ、３ｂ）と
   の間に冷却可能のエラストマーからなるパッキン（９）
   が配置されていることを特徴とする請求項２ないし４の
   １つに記載の装置。 ６）外殻（６、７）と加工物（１、３）との間に塑性の
   変形可能な金属パッキン（１０）が配置されていること
   を特徴とする請求項２ないし５の１つに記載の装置。 ７）管板（１）の管とは逆の側に気密に接する第１の外
   殻（６）が設けられ、管（３）を部分的に包囲しまた管
   板（１）の管に対応する側に気密に接する第２の外殻（
   ７）が設けられることを特徴とする請求項２ないし６の
   １つに記載の装置。 ８）管（３）の内部の加熱素子（５）が管板（１）の範
   囲内に配置されていることを特徴とする請求項７記載の
   装置。 ９）管（３）がその自由端部を詰め栓（１３）で固く閉
   鎖されていることを特徴とする請求項７又は８記載の装
   置。 １０）結合箇所と外殻（６、７）との間の空間内にまた
   管（３）の自由端部内にそれぞれ断熱材（１５）が配置
   されていることを特徴とする請求項７ないし９の１つに
   記載の装置。 １１）第１及び第２の管材（３ａ、３ｂ）が気密状態で
   通過することのできる第１及び第２の半殻（７ａ、７ｂ
   ）を有することを特徴とする請求項２ないし６の１つに
   記載の装置。 １２）加熱素子（５）が、管材（３ａ、３ｂ）の長手軸
   に対して平行で、これを中心にしてまとめられた多数の
   電熱線の形を有することを特徴とする請求項１１記載の
   装置。 １３）半殻（７ａ、７ｂ）内にまた有利には管材（３ａ
   、３ｂ）内にもそれぞれ１個の断熱材（１５）が配置さ
   れていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装
   置。